Scheinkräfte

[rmw]

Also was hier steht ist nicht mehr als Unnsinn einzuordnen, das ist Schwachsinn: http://schulen.eduhi.at/riedgym/physik/ ... ooping.htm

Auf den Fahrer wirken die nach unten gerichtete Gravitationskraft w, d.h. das Gewicht des Fahrers und die nach oben gerichtete Normalkraft n
Im höchsten Punkt der Kuppe muss die Zentripetalkraft vertikal nach unten wirken. Sie entsteht als Resultierende, wenn die Normalkraft kleiner ist als die gegebene Gewichtskraft
Fres= FG - n = mg - n und Fres = m v² / r
mg - n = m v² / r
n = mg - m v² / r

loopin2.gif (1.25 KiB) 7250-mal betrachtet

Fres wird nämlich vorher als Zentripetalkraft definiert nur in der Rechnung als Zentrifugalkraft behandelt. Geschickterweise wird die Kraft Fres in der Skizze nicht dargestellt.
n ist eigentlich die Resultierende "n = mg - m v² / r", die wird dafür nach oben wirkend dargestellt. Nein, wie gesagt Unsinn ist diese Darstellung nicht mehr, es ist Schwachsinn.

Die Sache ist in Wirklichkeit sehr einfach. Fg wirkt nach unten, ein Anteil davon wirkt als Zentripetalkraft. Nach oben wirkt die Zentrifugalkraft. Solange Fg größer ist als Fzf bleibt eine nach unten wirkende Resultierende Kraft übrig. Wird Fzf größer als Fg dann hebt die Sache ab.

Die Unsinnigkeit zu der manche gelangen, wenn sie die Zetrifugalkraft um jeden Preis abschaffen wollen, ist wirklich kaum zu glauben.

[Ernst]

Die Unsinnigkeit zu der manche gelangen, wenn sie die Zetrifugalkraft um jeden Preis abschaffen wollen, ist wirklich kaum zu glauben.

Du hast im rotierenden BS gerechnet. Da will niemand die Zentrifugalkraft abschaffen. Im Gegenteil.
Hier ist aber die Behandlung im BS IS nach Newton gefragt.
Aber den Unterschied wirst Du niemals begreifen, obgleich ich es Dir schon zigmal erläutert habe.

Ernst

[Ernst]

Was ist hier falsch eingezeichnet?

Das grundlegende Modell des hier behandelten Problems ist anders. Die Kugel bzw Gondel soll ja an der Schiene "kleben", d.h sie ist so am Gleis fixiert, daß sie auch bei langsamster Geschwindigkeit nicht runterfallen kann. Aber auf der Gondel sitzt ein Männeken, welches nicht angeschnallt ist, und bei einer zu langsamen Geschwindigkeit oben aus der Gondel fallen kann. Die Frage ist, was ist mit dem Männeken? Da werden eben die Kräfte an das Männeken gezeichnet:



Du kannst natürlich auch eine eigene Aufgabe stellen und das Modell dazu zeichnen. Aber Du mußt dann schon sagen, was Du dazu wissen möchtest.

Gruß
Ernst

[rmw]

Hier ist aber die Behandlung im BS IS nach Newton gefragt.

Aus einem anderen Bezugsystem betrachtet ändert sich an der Sache absolut nichts. Der einzige Grund warum man die Zentrifugalkraft im BS IS abschaffen will, ist um die Beschleunigung zu relativieren, und damit die Beschleunigung RT-konform zu machen.

[Ernst]

Ernst, du weichst aus. Es geht nicht um Männeken in einer Gondel oder sonst etwas. Das Problem wurde maximal minimiert wie ich finde.

Du mußt schon sagen, was da dargestellt ist. Eine Kugel fliegt nicht einfach so im Kreis. Ist das 'ne Kugel am Faden? Ist das 'ne Kugel, die ala Motorrad in einem Käfig fährt oder was? Ich bin ja kein Hellseher.

Gruß
Ernst

[rmw]

Aber auf der Gondel sitzt ein Männeken, welches nicht angeschnallt ist, und bei einer zu langsamen Geschwindigkeit oben aus der Gondel fallen kann. Die Frage ist, was ist mit dem Männeken? Da werden eben die Kräfte an das Männeken gezeichnet:

Unsinniger geht es nicht. FG zeigt nach unten und eine Resultierende n zeigt auch nach unten.

Auch hier sinngemäß das Gleiche. Fg zieht natürlich tatsächlich nach unten ein Teil davon wirkt als Zentripetalkraft. Die Zentrifugalkraft Fzf zieht nach oben. Solange Fzf größer ist als Fg bleibt das Wäglelchen oben. Das ist alles.

Es ist genau so wie hier: http://www.markweger.at/s_133.pdf
Wenn der Schwerpunkt eines Fahrzeuges zu hoch ist dann kippt es bei hoher Geschwindigkeit. Und es ist völlig gleichgültig (bin ich wieder einmal zurückhaltend) ob das jemand jetzt von innen oder von außen beobachtet. Wenn die Zerntrifugalkraft zu groß ist kippt das Vehikel.

[Hannes]

Hallo Robert !

Wenn der Schwerpunkt eines Fahrzeuges zu hoch ist dann kippt es bei hoher Geschwindigkeit. Und es ist völlig gleichgültig (bin ich wieder einmal zurückhaltend) ob das jemand jetzt von innen oder von außen beobachtet. Wenn die Zerntrifugalkraft zu groß ist kippt das Vehikel.
rmw

Ganz logisch.Die Zentrifugalkraft greift am Schwerpunkt eines Körpers an.Und wo ist der Gegenpart der Kraft? Das ist die Erde. Die Reibungskraft der Räder an der Straße. Da hat Harald den zweiten Körper. Nur Ernst will es nicht glauben,weil er in einem Lehrbuch etwas Anderes entdeckt hat.
Das sind die Lehrbuchwissenschafter und Auswendigpauker.
Für die ist selbst ein Lehrbuchfehler wichtiger als selbst Denken.
Mit Gruß
Hannes

[rmw]

Die Zentrifugalkraft greift am Schwerpunkt eines Körpers an.Und wo ist der Gegenpart der Kraft? Das ist die Erde. Die Reibungskraft der Räder an der Straße.

Ja ist absolut richtig.

Wie gesagt, die ganze Geschichte ist eine Folge der ART. (In älteren Lehrbüchern wird die Zentrifugalkraft ganz korrekt behandelt und von Scheinkräften ist nirgendwo die Rede.)
Dort (bei der ART) brauchen sie keine Zentrifugalkraft weil ja der Raum gekrümmt sein soll. Also müssen sie diese Kraft irgendwie abschaffen. Dafür erfinden sie einen Außenbeobachter der keine Zentrifugalkraft "sieht". Dafür, dass für einen Außenbeobachter keine ZfK existieren soll, gibt es keinen physikalischen Grund.
Dann erfinden sie einen Innenbeobachter für den keine Drehbewegung existieren soll, was auch keinen Sinn macht. Nachdem die ZfK komischerweise nun aber doch existiert "führen" sie die ZfK in dieses "ruhende" System als "Scheinkraft" wieder ein.
Das Ganze ist an Unsinnigkeit in der Tat nicht zu überbieten, ist aber auch Leuten einzureden denen man zutrauen sollte dass sie ihr Urteilsvermögen noch nicht ganz verloren haben.

[Ernst]

Wie gesagt, die ganze Geschichte ist eine Folge der ART. (In älteren Lehrbüchern wird die Zentrifugalkraft ganz korrekt behandelt und von Scheinkräften ist nirgendwo die Rede.)
Dort (bei der ART) brauchen sie keine Zentrifugalkraft weil ja der Raum gekrümmt sein soll. Also müssen sie diese Kraft irgendwie abschaffen. Dafür erfinden sie einen Außenbeobachter der keine Zentrifugalkraft "sieht". Dafür, dass für einen Außenbeobachter keine ZfK existieren soll, gibt es keinen physikalischen Grund.
Dann erfinden sie einen Innenbeobachter für den keine Drehbewegung existieren soll, was auch keinen Sinn macht. Nachdem die ZfK komischerweise nun aber doch existiert "führen" sie die ZfK in dieses "ruhende" System als "Scheinkraft" wieder ein.
Das Ganze ist an Unsinnigkeit in der Tat nicht zu überbieten, ist aber auch Leuten einzureden denen man zutrauen sollte dass sie ihr Urteilsvermögen noch nicht ganz verloren haben.

Das ist alles nicht richtig. Mit der ART hat das überhaupt nichts zu tun. Sie hat die Verwendung von Bezugssystemen nicht erfunden. Die Verwendung von Bezugssystemen ist so alt wie die denkende Menschheit. Früher ausschließlich und heute gelegentlich wird beispielsweise ganz selbstverständlich die rotierende Erde als Bezugssystem verwendet. Die Berechnung der Windentwicklung mittels Coriolis- und Zentrifugalkraft ist der übliche Algorithmus.
Die Zentrifugalkraft ist eine Trägheitskraft/Scheinkraft als Term zur Bewegungsberechnung in beschleunigten Bezugssystemen. Und wenn in Deinen Lehrbüchern mit der Zentrifugalkraft "korrekt" gerechnet wird, dann wird im rotierenden Bezugssystem gerechnet, was ingenieurtechnisch häufig geschieht. Du verschließt Dich einfach der Tatsache, daß

F - m*d²s/dt²=0 nach Newton
F + m*d²s/dt²=0 nach d'Alembert

einen Wechsel des Bezugssystems bedeutet. Beides gleichzeitig im selben Bezugssystem kann ja wohl nicht gelten. Warum Du das verdrängst, steht dahin. Aber es ist nun mal so.

Ernst

[Ernst]

Unsinniger geht es nicht. FG zeigt nach unten und eine Resultierende n zeigt auch nach unten.

Ja weißt Du, wenn Du das als Unsinn bezeichnest, dann rechnen alle mechaniker dieser welt unsinnig und du als einziger sinnig.
Hat nichts mit Demokraftie zu tun, aber die Mehrheitsmeinung ist in diesem Fall nun mal korrekt in Übereinstimmung mit Newton.

n ist nicht die Resultierende
"Zentripetalkraft" ist ein Platzhalter für eine Kraft, welche eine Masse auf einen Kreis beschleunigt. Das ist im konkreten Fall beispielsweise eine Fadenkraft (Kugel am Faden), eine Gravitationskraft beim Satelliten oder wie hier eine Kombination von realen Kräften.
In unserem Fall entsteht zwischen der Außenwand und der Masse entsprechend actio=reactio eine Kraft von der Wand auf die Masse und eine Kraft von der Masse auf die Wand. Uns interessiert hier die Kraft der Wand auf die Masse, welche als n bezeichnet und nach unten gerichtet ist.
Demzufolge wirkt auf die Masse zum einen die Schwerkraft Fg und zum anderen diese Kraft n. In Summe wirken also Fg+n. Diese beiden Kräfte als Summe bewirken eine Ablenkung des Geschwindigkeitsvektors v auf eine Kreisbahn. Sie ist daher die gesuchte Zentripetalkraft. Also

Fg + n = m*ω²*r

n = m*ω²*r - Fg
n = m*ω²*r - m*g


Bei n=0 geht der Kontakt zur Wand verloren. d.h. bei

m*ω²*r = m*g